Antibióticos de consumo humano: adsorción-desorción en suelos y materiales residuales
- Autores: Raquel Cela Dablanca
- Directores de la Tesis: Avelino Nuñez Delgado (dir. tes.), Esperanza Álvarez Rodríguez (dir. tes.), María Jose Fernández Sanjurjo (tut. tes.)
- Lectura: En la Universidade de Santiago de Compostela ( España ) en 2025
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Montserrat Díaz Raviña (presid.), Xosé Luis Otero Pérez (secret.), Ainara Leizeaga Sánchez (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Investigación Agraria y Forestal por la Universidad de A Coruña y la Universidad de Santiago de Compostela
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: MINERVA
- Resumen
El descubrimiento de los antibióticos supuso un hito en la medicina moderna, al reducir notablemente la mortalidad y morbilidad. No obstante, su uso intensivo y, a menudo, indiscriminado ha incrementado su presencia en diversos entornos. Tras su administración, pueden excretarse parcialmente sin metabolizar y alcanzar el medio a través de aguas residuales, lodos, purines o estiércoles, generando un riesgo ambiental al aplicarse sobre suelos. Allí, pueden ser absorbidos por plantas o llegar a masas de agua, facilitando su entrada en la cadena trófica y afectando la salud humana y ambiental. Además, su persistencia favorece la aparición de bacterias resistentes, un problema de escala global. Entre los antibióticos más usados en medicina humana están la amoxicilina (AMX) y la cefuroxima (CFX), dos ß-lactámicos, y la azitromicina (AZM), un macrólido. Estos compuestos se absorben poco en el tracto digestivo y se excretan en gran medida (hasta un 90%) en forma activa. Alcanzan las aguas residuales y las EDAR, donde los tratamientos convencionales no los eliminan completamente, por lo que persisten en los efluentes y se acumulan en los lodos, aplicados luego como fertilizantes en suelos agrícolas, constituyendo una vía directa de contaminación. En el suelo, los antibióticos sufren procesos fisicoquímicos y biológicos determinados por sus propiedades y las del suelo. La dinámica de adsorción/desorción es clave para su movilidad, biodisponibilidad y transferencia a aguas o cultivos. Esta tesis estudia la capacidad de adsorción y desorción de AMX, CFX y AZM en distintos suelos gallegos, y evalúa el potencial de residuos y subproductos locales como bioadsorbentes de bajo coste para reducir su movilidad en suelos y aguas contaminadas. En una primera fase se analizó la presencia de antibióticos en lodos de EDAR (50 muestras), lodos tratados por gestores (13), suelos previamente enmendados (59) y vegetación cultivada sobre ellos (27 muestras de maíz y 32 de viñedo). Se detectaron antibióticos en el 68% de los lodos recogidos en primavera y en el 32% de los de otoño. Los lodos tratados mostraron menor frecuencia y concentración, indicando cierta eficacia de los tratamientos. En suelos, solo el 12% presentó residuos, con un antibiótico por muestra y a bajas concentraciones. No se detectaron antibióticos en ninguna muestra vegetal. Los ensayos de adsorción/desorción se realizaron sobre 23 suelos de propiedades variables. Se emplearon sistemas simples (cada antibiótico por separado), binario (AMX más ciprofloxacino, CIP) y ternario (AMX, CFX y AZM). También se estudiaron los bioadsorbentes por separado y combinados con suelos para evaluar su efecto en la retención. En sistemas simples, AZM mostró la mayor adsorción (aproximadamente 100%) y nula desorción. Le siguió CFX, con desorción menor del 1%. AMX fue el que menos se adsorbió y más se desorbió (hasta un 17%). El pH del suelo influyó: CFX y AZM se adsorbieron más en suelos alcalinos; AMX, en suelos ácidos. En el sistema ternario, AZM mantuvo la mayor adsorción, aunque reducida respecto al sistema simple, al igual que CFX, especialmente a concentraciones altas. AMX mostró mayor variabilidad y, en algunos casos, efectos sinérgicos. Su desorción aumentó en presencia de CFX y AZM, indicando ocupación de sitios de menor energía. En el sistema binario AMX más CIP, la adsorción de AMX mejoró y su desorción disminuyó, sobre todo a bajas concentraciones, indicando una unión más estable. Los datos de adsorción se ajustaron a los modelos de Freundlich, Langmuir y lineal. Freundlich fue el modelo que se ajustó mejor, mientras que el modelo de Langmuir mostró errores elevados y el lineal sólo se ajustó en algunos suelos en el sistema ternario. En el sistema simple, los bioadsorbentes alcalinos como la ceniza y la concha de mejillón fueron los más efectivos para CFX. La ceniza alcanzó casi el 100% de adsorción y nula desorción. La concha también presentó alta adsorción (entre 71,19 y 85,02%) sin desorción. Para AMX, hojas de eucalipto, acículas de pino y ceniza superaron el 76% de adsorción sin desorción. Para AZM, la ceniza destacó de nuevo (mayor del 80% de adsorción a concentraciones mayores de 50 mol L-1), sin desorción. En el sistema ternario, la ceniza mantuvo su eficacia, alcanzando el 100% de adsorción en muchos casos, incluso más que en el sistema simple, lo que sugiere un efecto sinérgico. En cambio, la corteza de pino (excepto para AMX) y la concha de mejillón mostraron menor adsorción por posibles interacciones competitivas. La incorporación de bioadsorbentes al suelo mejoró la adsorción. Para CFX, los mayores aumentos se lograron con ceniza y concha, llegando al 100%, mientras que en suelos sin enmendar no se superó el 80%. Para AMX, la corteza de pino mejoró la adsorción hasta un 40% en algunos casos. Para AZM, los tres materiales elevaron la adsorción al 100% en la mayoría de los suelos, frente a porcentajes menores en suelos sin enmendar.
